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    Cell:揭示干细胞抵抗病毒感染策略

    日期:2018-04-13 18:03:29 来源: 生物谷 点击:
        身体中的大多数细胞已确定了它们的身份,不论是脑细胞、心脏细胞,还是任何其他的分化细胞(differentiated cell)。干细胞是不同的:它们并没有呈现出最终形态。它们能够通过分裂产生更多的干细胞,或者根据需要进行分化。 在过去的40年里,科学家们对干细胞的另一个有趣的现象感到困惑:它们具有非常强的病毒抵抗能力。美国洛克菲勒大学病毒学教授Charlie M. Rice团队和其他人近期开展的实验着重关注登革热病毒、HIV和寨卡病毒等病毒:干细胞能够将这些病毒全部拒之门外。但是干细胞在分化期间会丧失它们的这种抵抗病毒的非凡能力。
    图片来自Rockefeller University。

        在一项新的研究中,Rice团队针对干细胞如何让它们自身免受病毒感染提出了一种新的解释:干细胞始终保持高度警惕,采取先发制人的防御措施---其他细胞仅当病毒发动攻击时才会采用这种保护手段。相关研究结果发表在2018年1月25日的Cell期刊上,论文标题为“Intrinsic Immunity Shapes Viral Resistance of Stem Cells”。

        论文第一作者、Rice实验室博士后研究员Xianfang Wu利用干细胞制造肝细胞,并研究肝炎病毒感染,从中偶然发现一种线索:干细胞和肝细胞使用不同的病毒防御机制。

        身体中的大多数细胞通常都会保持一种相对较低的警戒状态,仅当它们检测到病毒入侵时,它们才会产生一种被称作干扰素的分子。干扰素促使这些细胞在抵抗病毒感染中取得成功,而附近的细胞对产生的干扰素作出反应,激活数百个抵抗病毒感染的基因。比如,这些基因能够促使这些细胞招募免疫细胞来提供保护,或进行自杀。

        然而,Wu观察到干细胞持续地激活许多这样的抗病毒基因,即便附近不存在干扰素时,也是如此,而其他的细胞当对干扰素作出反应时才会激活这些抗病毒基因。干细胞一直处于高度戒备的状态。

        Wu随后在多种干细胞类型中证实了这一发现,包括来自胚胎的干细胞,人们人为制造的干细胞以及通常位于胰腺、大脑或骨髓中的干细胞。随着这些干细胞转化为最终的分化细胞类型,它们沉默这些抗病毒基因。Wu是在人体细胞中观察到这种现象的,但是他也核对了来自小鼠和黑猩猩的数据,结果也观察到相同的情形。

        为了证实这些抗病毒基因确实在保护干细胞,Wu着重关注一组被称作IFITM的抗病毒基因。它们编码阻止病毒入侵细胞的蛋白,并且通常在干细胞中处于激活状态。当Wu剔除干细胞中的IFITM基因时,它们容易遭受登革热病毒、流感病毒、西尼罗河病毒和寨卡病毒感染。 这意味着细胞有两种防御模式,这取决于它们是否是干细胞。常规的分化细胞仅当病毒入侵和干扰素信号产生后,才会让它们的防御能力最大化。干细胞总是忽视干扰素,让它们的抗病毒系统一直在运转。

        后者似乎是一种很好的策略,那么分化细胞为何不能持续地保持它们的防御能力呢?Rice认为细胞同时展示它们的所有防御措施是一个坏主意。这将会让附近的病毒有机会应对细胞防御措施,可能导致罕见的遗传上不同的病毒产生,这些病毒能够克服这些防御,从而导致疾病产生。Rice指出,对常规的可替换的细胞来说,最好是它们仅当需要时才会作出抗病毒反应。

        Rice说,这样的知识可能有朝一日导致医疗应用。比如,它可能有助于人们开发出更好的药物来激活遭受感染的人群中的抗病毒反应。它也可能启发人们开发出协助人体免疫系统抵抗癌症的疗法,或者利用病毒疗法攻击癌症干细胞。


    参考资料:

    Xianfang Wu, Viet Loan Dao Thi, Yumin Huang et al. Intrinsic Immunity Shapes Viral Resistance of Stem Cells. Cell, 25 January 2018, 172(3):423–438, doi:10.1016/j.cell.2017.11.018

    (责任编辑:sgx)

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